0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

浅析在技术革新驱动下的光电编码器的升级

lPCU_elecfans 来源:电子发烧友网 作者: 李远宁 2021-09-16 10:55 次阅读

电子发烧友网报道(文/李宁远)在工业生产的数控机床,机器人,或是航空航天,雷达等各种高精度、闭环调速系统,以及伺服系统的转速测量里,都可以看到编码器的身影。光电式和电磁式是两种比较常见的编码器类型。

而光电式对比电磁式,可以实现更加精密的测量,拥有更高分辨率而且结构更紧凑。随着智能制造升级,以及各种高精运控需求的出现,光电编码器如何同时做到提高分辨率、减小尺寸、提高稳定性是当下许多编码器供应商正在攻克的难关。

提高光电编码器的精度和分辨率最简单的办法就是增加码道的数量。一是加大码盘尺寸,二是缩小码道宽度。加大码盘尺寸无疑会让编码器尺寸增加,机械光学系统的设计难度也随之增加。加大码盘尺寸显然不可取。而通过缩小码道的宽度来实现有限面积中数量的增加会极大增加均匀刻画码道的难度,分辨率和精度会受到影响。

跳出既有技术,采用新技术理论成为了新的道路。在这条路上,编码器内部核心器件的升级成了重中之重,尤其是光电检测装置,在各方面性能上都需要再上一个台阶。

通孔加工技术

使用MEMS工艺,在PD芯片上形成通孔,可将特种LED置于其中,实现了LED与PD芯片级的合二为一。还可以调节PD芯片的厚度,以使LED的高度与PD感光区域的高度保持一致。使用通孔加工技术的光电检测装置极大提高了分辨率。

编码器供应商里海德汉旗下的钢光栅/鼓光栅编码器ECA 4000、ERA 4000就使用了类似技术。目前我国非常多高精设备上都采用的是海德汉编码器,如望远镜,高精雷达上。ECA 4000系统精度达到了±3‘’至±1.5‘’,信号周期数覆盖8195至44000。

ERA 4000在系统精度为±5‘’至±2‘’。虽然看似精度下降了,但其实这是因为该系列在信号周期数上覆盖更广,3000至13000、6000至44000和12000至52000都可以覆盖。在每圈信号周期系列下,它的精度都处于业内极高水准线上。

电路处理与专业光栅制造

海德汉之所以处于绝对垄断地位,当然不止一项领先的技术。优秀电路处理、专业光栅制造能力是很多光电编码器厂商没有的核心技术。说到栅刻划制作技术,长春禹衡在国内还是首屈一指的,线条均匀性、线条准直性、光栅精度在中端市场受到广泛认可。

这里是禹衡的JZN-1系列编码器,这个系列绝对位数可以做到23~29 bit。同时在高分辨率下,准确度也很高,在20℃下误差仅为±0.5‘’。这个参数是很夸张的。十年前禹衡还只能做到8~25 bit,而现在最高已经可以做到29 bit。这里有不少功劳应该归于核心的电路处理和栅刻划制作技术。

FOP安装

微光纤板(FOP)由微尺寸光纤集合而成,是一种可高率、低失真传送光线和图像的透镜。将FOP与探测器光敏区域耦合,可以缩短空间自由光路,有助于提高编码器分辨率,降低串扰,这是滨松独有的专利技术。

严格来说滨松不做编码器,是上游编码器配件提供商。但它所推出的核心光电器件极大推动了编码器厂商的发展。

滨松用于编码器的6像素阵列Si PIN 光电二极管,就是应用了FOP耦合技术的模块。模块表面封装型6像素Si PIN光电二极管阵列,六个像素中的每个像素都是分开的,布置十分适合于编码器。

将FOP和Si光电二极管结合使用可使透镜聚焦在比正常光敏表面高FOP厚度的位置处,会更容易将滑板或其他组件安装在感光表面附近。此外还能通过使用具有低NA的FOP来调节光敏方向性。

小结

还有不少技术推动着光电编码器的发展,比如不少厂商开始通过实现PD与外围电路的一体化设计、设计特殊的降低噪声的电路结构等方式,让器件更加易于使用,并发挥出更好的性能;或者改进芯片晶体结构,实现电流限制型LED更高的可靠性;抑或是重新设计发光直径等等,核心技术核心工艺的不断革新推动着光电编码器产业继续发展。

声明:本文由电子发烧友原创,转载请注明以上来源。如需入群交流,请添加微信elecfans999,投稿爆料采访需求,请发邮箱huangjingjing@elecfans.com。

编辑:jq

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 机器人
    +关注

    关注

    210

    文章

    28053

    浏览量

    205729
  • 编码器
    +关注

    关注

    45

    文章

    3562

    浏览量

    133902
  • 数控机床
    +关注

    关注

    19

    文章

    767

    浏览量

    46177
  • 光电式
    +关注

    关注

    1

    文章

    35

    浏览量

    10130
  • 电磁式
    +关注

    关注

    0

    文章

    41

    浏览量

    10701

原文标题:技术革新驱动下的光电编码器升级

文章出处:【微信号:elecfans,微信公众号:电子发烧友网】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    磁电式编码器好还是光电编码器

    够提供非常准确的位置反馈。这使得它在需要高精度和分辨率的应用中表现尤为出色。 技术成熟 :光电编码器市场上已经存在多年,技术相对成熟,应
    的头像 发表于 10-12 10:01 194次阅读

    磁电编码器光电编码器的区别

    磁电编码器光电编码器是两种不同类型的编码器,它们原理、结构、性能和应用领域上都有所不同。 磁电编码器
    的头像 发表于 10-12 09:54 326次阅读

    光电编码器码盘和狭缝设计的区别

    光电编码器是一种将机械位置或运动转换为电信号的传感,广泛应用于自动化控制、机器人技术、精密测量等领域。光电
    的头像 发表于 10-12 09:51 195次阅读

    光电轴角编码器和读数头的区别

    工业自动化、精密机械和机器人技术等领域,精确的位置和角度测量是至关重要的。为了实现这一目标,工程师们开发了多种传感技术,其中光电轴角
    的头像 发表于 10-12 09:47 176次阅读

    光电编码器的结构和类型

    光电编码器,作为一种高精度的传感,主要通过光电转换原理将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量。它广泛应用于工业自动化、机器人技术、数
    的头像 发表于 09-03 10:53 352次阅读

    模块式编码器原理 精度与分辨率

    。 模块式编码器一般采用光电或磁电原理进行工作。光电编码器中,光根据光栅盘的缝隙照射到
    的头像 发表于 08-12 11:13 235次阅读
    模块式<b class='flag-5'>编码器</b>原理 精度与分辨率

    MT6501在线编程磁编码IC:光电编码器的理想替代品

    现代工业控制和自动化领域,编码器是一种常见的传感,用于将机械运动转化为电信号,以实现位置、速度和方向的检测和控制。传统的光电编码器虽然
    的头像 发表于 07-31 17:18 422次阅读

    光电编码器是什么?它具有什么特征?

    数字信号输出。光栅刻痕一般采用光学加工技术进行制造,其刻痕数目越多,测量时精度就越高。 光电编码器主要应用在工业自动化,机床控制等方面,用于测量转速、角度、位置和位置误差等重要参数,可以实现高精度和高速度的测量。
    的头像 发表于 07-26 18:00 816次阅读
    <b class='flag-5'>光电</b><b class='flag-5'>编码器</b>是什么?它具有什么特征?

    伺服电机编码器种类有哪些?

    转速为1000 rpm以上,高负载下有很好的性能。 这种类型的编码器具有良好的抗振稳定性,高负载保持较高性能。 该类型
    的头像 发表于 07-21 17:01 893次阅读

    编码器好坏怎么判断,编码器原理

    编码器(Encoder)是将输入数据转化为特定编码表示的一种技术。对于不同类型的编码器,评判其好坏可以从多个方面进行考量,包括编码质量、速度
    的头像 发表于 01-23 10:58 1730次阅读

    光电编码器的工作原理 光电编码器分为哪两种

    光电编码器是一种用于测量和探测位置、速度和角度的装置。它利用了光电传感器编码盘之间的相互作用,将物理位置转化为数字信号。光电
    的头像 发表于 01-22 15:39 2096次阅读

    磁性编码器光电编码器的比较

    伺服电机编码器是一种关键的反馈装置,用于测量和控制电机的转速和位置。选择伺服电机编码器时,常常面临一个选择:使用磁电编码器还是光电
    的头像 发表于 01-18 10:29 2794次阅读

    ec11编码器 有什么驱动芯片吗

    EC11编码器是一种常用的编码器,通常用于工业自动化、机器人、数控机床等领域。为了驱动EC11编码器的正常工作,需要使用相应的驱动芯片。下面
    的头像 发表于 12-13 10:43 1388次阅读

    编码器是如何实现定位功能的呢?

    用的一般是光电类型编码器,下边简单说明一简单说下编码原理和位置测量光电编码器
    的头像 发表于 11-13 08:07 1995次阅读
    <b class='flag-5'>编码器</b>是如何实现定位功能的呢?

    编码器种类及原理

    的转速和转向。 霍尔编码器一般是13线的,就是转一圈每项会输出13个脉冲,这个精度基本能够满足大部分使用场景的要求。 1.2 光电编码器 打孔码盘随电机进行旋转。每当光线穿过圆孔,输出电平就会改变,如此产生方波,测量方波的频率即
    的头像 发表于 11-10 15:21 2480次阅读
    <b class='flag-5'>编码器</b>种类及原理